Bài tập lớn Lý thuyết ô tô - Xe Dongfeng 2.5 tấn

Từ đó thì số lượng ô tô cũng phát triển theo mà theo nhu cầu tăng đó việc tính toán đến chất lượng kéo , tính toán tuyến hình, bố trí động cơ để cho đạt tối ưu giảm giá thành vận tải.

BÀI TẬP LỚN

LÝ THUYẾT ÔTÔ

Sinh viên : Nguyễn Tiến Dũng

MSV : 0902499

Nhóm :

Lớp : Cơ khí ôtô B – K50

GVHD : PGS TS Cao Trọng Hiền

LỜI NÓI ĐẦU

Ở nước nào cũng vậy, Giao thông vận tải luôn chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Tùy thuộc vào mức độ phát triển kinh tế, vào yêu cầu thị trường mà sẽ có sự khác biệt giữa các ngành vận tải

Trong nền kinh tế thị trường nước ta hiện nay thì vận tải ô tô, vận tải đường sắt, đường biển, đường song đang hình thành một hệ thống vận tải chung của đất nước Vận tải ô tô là một bộ phận không thể tách rời ra khỏi hệ thống đó

Hiện nay, vận tải ô tô là một ngành phát triển của nền kinh tế quốc dân, bao gồm vận tải hành khách và vận tải hàng hóa Vận tải ô tô chiếm tỷ trọng lớn, vì nó phù hợp với điều kiện kinh tế, điều kiện địa lý xã hội nước ta Từ đó thì số lượng ô tô cũng phát triển theo mà theo nhu cầu tăng đó việc tính toán đến chất lượng kéo , tính toán tuyến hình, bố trí động cơ để cho đạt tối ưu giảm giá thành vận tải

Nhiệm vụ - mục đích : Tính toán sức kéo của ô tô nhằm mục đích tính toán các

thông số cơ bản của động cơ , của hệ thống truyền lực xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo nhằm đảm bảo cho tốc độ chủ động của ô tô là lớn nhất khi ô tô chuyển động trên đường bằng và ô tô chuyển động trên đường có sức cản lớn Những thông số được tính toán : công suất cực đại Mmax, số vòng quay của trục khuỷu , thể tích làm việc của động cơ, tỉ số truyền của hộp số chính và hộp số phụ (nếu có) , tỉ số truyền của truyền lực chính Tính toán sức kéo của ô tô để kiểm nghiệm sức kéo và tính kinh tế của nó hoặc thiết kế ô tô mới Khi thiết kế ô tô mới người thiết kế phải chọnt trước một thông số và xác định thông số (in , io ) nhưng thông số chọn trước có thể dựa trên cơ sở thực nghiệm hoặc xe tham khảo tương tự

kỹ thuật trạng thái và tính năng làm việc của ô tô để từ đó thiết kế một ô tô mới hoàn thiện hơn.

Chương I : Giới thiệu về loại xe chọn để tính toán

Kích thước (mm)

Động cơ

Momen xoắn cực đại (Nm / rpm) 210Nm/2200 vòng/phút

Trang thiết bị khác

Chương II : Lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản và tuyến hình xe 2.1 Các thông số kỹ thuật

_ Loại xe : ôtô tải

_ Vận tốc cực đại : 75 km/h = 20,83 m/s

_ Hệ số cản : ψmax = 0,35

_ Hệ số cản lăn (Vmax): f = 0,026 = ψv

_ Diện tích cản chính : F = Ho.B = 2,5.1,83= 4,575 ¿)

_ Hệ số cản không khí : K = 0,65 (daNS2/m4)

_ Hiệu suất hệ thống truyền lực : ηtl = 0,85

_ Tải trọng :

Gt = (m1 + m2).n (N)

m1 : 55kg - trọng lượng của 1 người ( theo tiêu chuẩn VN)

m2 : 15kg - trọng lượng hành lý được phép mang theo của 1 người

n : Số chỗ ngồi (tính cả lái)

Ta có: Gt = ( 55 + 15 ).3 =210 (kg)

 G = Go + Gt + Ge= 6645 + 210 +2500= 9355 (kg)

Ta có phân bố tải trọng lên các trục ( động cơ đặt trước )

+ Trục trước (35%) : Z1 = 9355.35% = 3274,25 (kg)

+ Trục sau (65%) : Z2 = 9355.65% = 6080,75 (kg)

_ Chọn lốp :

+ Lốp trước chịu tải : Gb1 = 3274,252 = 1337,125 (kg)

+ Lốp sau chịu tải : Gb2 = 6080,752 =3040,375 (kg)

 Lốp : (8,25 – 16)

Bán kính bánh xe : rd = 0.413 (m)

2.2 Lựa chọn động cơ

- Công suất cần thiết nhằm đảm bảo cho ôtô chuyển động đạt tốc độ cực đại

Nev = η tl1 (GψvVmax + KFV3

max) (W) Trong đó : ηtl - hiệu suất của hệ thống truyền lực ηtl = 0,85

K - hệ số cản của không khí K = 0,65 (daNS2/m4)

F - diện tích cản chính diện F =4,575 m2

ψv = 0,026 - Hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô ở tốc độ vmax Thay số ta có :

Nev = 0,851 (9355.9.81.0,026.20,83 + 0,65.4,575.20,833) = 90092,53 (W)

Nev ≈ 90,092 KW

- Công suất lớn nhất của động cơ

Nemax =

Nev

Nemax =

aλ + bλ  cλ Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm, chọn a = 0,5 b = 1,5 c = 1

max

n e n n

 

nemax tốc độ quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ Chọn λ = 0,9 nN= 2500 (v/p)

Thay số ta có :

Nemax = 90,092

0,5.0,9+1,5.0,92−0,93 = 96,25 (KW)

- Tính công suất động cơ ở các tốc độ quay khác nhau:

Sử dụng phương pháp Lây – Đécman

Trong đó: Ne, Me, ne – công suất, mômen, số vòng quay của động cơ ứng với một điểm bất kì của đồ thị đặc tính ngoài

Nemax, nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay ứng với nó

- Tính mômen xoắn của trục khuỷu ứng với số vòng quay:

Me = 9550 Ne ne

 Kết quả tính được ghi ở bảng sau :

n e (Vòng / phút) N e (KW) M e (Nm)

0,2n N = 500 14,63 279.4

0,3 n N = 750 24,8 315,8

0,4 n N = 1000 36,19 345,6

0,5 n N = 1250 48,13 367,7

0,6 n N = 1500 60,06 382,4

0,7 n N = 1750 71,42 389,8

0,8 n N = 2000 81,62 389,7

0,9 n N = 2250 90,09 382,4

1,0 n N = 2500 96,25 367,7

Xây dựng đường đặc tính ngoài

2.3 Tính tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

2.3.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Tỷ số truyền của truyền lực chính io được xác định từ điều kiện đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại đã cho ở số truyền cao trong hộp số, được xác định :

max ax

i 0,105

o

hc m

r n

i v



Trong đó: ihc – Tỉ số truyền tay số cao nhất trong hộp số ihc = 0,75

rK – Bán kính động học bánh xe

Coi : rk = rd = rbx = 0,413 (m)

Thay số:

io = 0,105.0,413.22500,75.20,83 = 6,2

2.3.2 Xác định số cấp và tỷ số truyền của hộp số :

- Chọn hộp số 5 tiến + 1 lùi

- Xác định tỷ số truyền của tay số 1

- Tỉ số truyền tay số 1 xác định trên cơ sở đảm bảo lực kéo cực đại phát ra ở các bánh xe chủ động của ô tô khắc phục được sức cản lớn nhất của đường

- Phương trình cân bằng lực kéo:

emax o h1 tl

max d

G.ψ r

P P P

Khi ô tô chuyển động ở tay số 1 vận tốc ô tô nhỏ nên bỏ qua lực cản không khí (Pw=0)

Trong đó: ih1 – Tỉ số truyền tay số 1

PKmax – Lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động.

Pψmax – Lực cản lớn nhất của đường

Pw – Lực cản không khí

Ψmax - Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường Chọn Ψmax = 0,35

rđ - Bán kính động lực học bánh xe

Thay số ta có:

ih1≥ 0,35.9355.9,81 0,413405,34.6,2.0,85 = 6,2

- Kiểm tra điều kiện trượt quay các bánh xe chủ động của ô tô:

max

emax o h1 tl

M i i η

r

K

Ki d

m Z



 



Ô tô có cầu sau chủ động:

2 1

max

.

x d K h

e o tl

i

 





Trong đó: Pφ – Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

mKi – Hệ số phân bố lại tải trọng khi kéo lên cầu chủ động

Chọn mKi = 0,65

Zφ – Tải trọng phân bố lên cầu chủ động ở trạng thái tĩnh

φ – Hệ số bám Chọn φ = 0,7

Thay số:

ih1 ≤ 0,65.59652,2.0,7 0,413405,34.6,2.0 85 = 8,07

 Thỏa mãn điều kiện : chọn ih1 = 6,5

2.3.3 Xác định tỷ số truyền các tay số trung gian

- Chọn hệ thống tỷ số truyền của các số trung gian trong hộp số theo cấp số nhân Công thức xác định :

ik =n−1

√i I(n−k)

Trong đó : n : Số cấp số của hộp số thiết kế

K : Số thứ tự số truyền

Ta tính được:

-Tỷ số truyền của Cấp số II :

iII =4

√i I3 = 4

√6,5 3 = 4,1

-Tỷ số truyền của Cấp số III :

iIII =4

√i I2

=4

√6,5 2 = 2,5

-Tỷ số truyền của Cấp số IV :

ik =4

√iI❑ =4

√6,5 = 1,6

-Tỷ số truyền của Cấp số V :

iV = 0,75 đã chọn

-Tỷ số truyền của tay số lùi

ihr = (1,2 ÷ 1,3)ih1 => ihr = 1,2.6,5 = 7,8

Ta tính được tỷ số truyền của các tay số :

Tỷ số

truyền

(Tay số 5 là tay số truyền thẳng)

2.4 Xác định các chi tiêu đánh giá chất lượng kéo:

2.4.1 Dựng đồ thị cân bằng lực kéo

* Lực kéo P K :

e o hi tl ki

d

M i i η

r

Ki d

M r

i

ω r 2.π.n r

i i 60.i i Trong đó: PKi – Lực kéo ứng với tay số i

vi – Vận tốc của ô tô ứng với tay số 1 theo số vòng quay trục khuỷu

n e

(v/f) (Nm) M e V 1 Tay số 1 P k1 V 2 Tay số 2 P k2 V 3 Tay số 3 P k3

(m/s) (N) (m/s) (N) (m/s) (N)

500 279,4 0,54 23173,9 0,85 14617,4 1,4 8913,1

750 315,8 0,8 26193,1 1,3 16521,8 2,1 10074,3

1000 345,6 1,1 28665,0 1,7 18081,0 2,8 11025,0

1250 367,7 1,3 30497,4 2,1 19236,8 3,5 11729,8

1500 382,4 1,6 31716,8 2,6 20005,9 4,2 12198,8

1750 389,8 1,9 32331,7 3,0 20393,8 4,9 12435,3

2000 389,7 2,1 32329,7 3,4 20392,6 5,6 12434,5

2250 382,4 2,4 31716,8 3,8 20005,9 6,3 12198,8

2500 367,7 2,7 30497,4 4,3 19236,8 7,0 11729,8

n e

(v/f)

M e

(Nm)

Tay số 4 Tay số 5

V 4 P k4 V 5 P k5

(m/s) (N) (m/s) (N)

500 279,4 2,2 5704,4 4,6 846,1

750 315,8 3,3 6447,5 7,0 3022,3

1000 345,6 4,4 7056,0 9,3 3307,5

1250 367,7 5,4 7507,1 11,6 3518,9

1500 382,4 6,5 7807,2 13,9 3659,6

1750 389,8 7,6 7958,6 16,3 3730,6

2000 389,7 8,7 7958,1 18,6 3730,4

2250 382,4 9,8 7807,2 20,9 3659,6

2500 367,7 10,9 7507,1 23.2 3518,9

* Lực cản P c :

P = P + P Trong đó: Pw - Lực cản lăn

P = K.F.vw 2

K – Hệ số cản khí động học K = 0,65

F – Diện tích cản chính diện F = 4,575 (m2)

Pf - Lực cản không khí

Pf = G.f - = G.fo nếu v < 22 m/s

- = G.fi nếu v > 22m/s

Có: fi =f + Kf.v2

Trong đó : -f là hệ số cản ở v < 22m/s

-Kf là hệ số tác động =7.10 −6

- Nếu v >22m/s thì chọn f = 0,026

fo – hệ số cản lăn ứng với v ≤ 22 m/s fo = 0,02

Lập bảng :

V (m/s) P f (kg) P w (kg) P c (kg)

Đồ thị cân bằng lực kéo :

2.4.2 Dựng đồ thị cân bằng công suất.

* Đồ thị công suất kéo N K :

k e tl

N = N η Lập bảng:

n e (v/f) N e (kw) N k (kw)

Nc = Nf + Nw

= G.f.v + K.F.v3

Trong đó: Nf - Công suất tiêu hao do dư

Lập bảng:

V (m/s) P c (N) N c (w)

Đồ thi cân bằng công suất

2.4.3 Dựng Đồ thị nhân tố động lực học.

j

D = = f + i + δ



Di = (Me i ηtl)/r −K F Vi2

G

Trong đó : -iti = ihi.ipi.io.ic là tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số i Lập bảng :

n e 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

T.số1 V 1 0,54 0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1 2,4 2,7

D 1

T.số2 V 2 0,85 1,3 1,7 2,1 2,6 3,0 3,4 3,8 4,3

D 2

T.số3 V 3 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0

D 3

T.số4 V 4 2,2 3,3 4,4 5,4 6,5 7,6 8,7 9,8 10,9

D 4

T.số5 V 5 4,6 7,0 9,3 11,6 13,5 16,3 18,6 20,9 23,2

D 5

Đồ thị nhân tố động lực học

2.4.4 Gia tốc của ô tô:

* Dựng đồ thị gia tốc.

2 j

D f

j = g (m/s )

δ

i



Trong đó: ji – Gia tốc của ô tô ở tay số thứ i

δj – Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay j 1,05 0,05 i hi2

Tay số 1: δj = 3,1 Tay số 4: δj = 1,2

Tay số 2: δj = 2,1 Tay số 5: δj = 1,1

Tay số 3: δj = 1,4

g – Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2

Có: fi =f + Kf.v2

Trong đó : -f là hệ số cản ở v < 22m/s

-Kf là hệ số tác động =7.10 −6

- Nếu v >22m/s thì chọn f = 0,026

Lập bảng :

n e 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 T.số1 V 1 0,54 0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1 2,4 2,7

j 1

T.số2 V 2 0,85 1,3 1,7 2,1 2,6 3,0 3,4 3,8 4,3

j 2

T.số3 V 3 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0

j 3

T.số4 V 4 2,2 3,3 4,4 5,4 6,5 7,6 8,7 9,8 10,9

j 4

T.số5 V 5 4,6 7,0 9,3 11,6 13,5 16,3 18,6 20,9 23,2

j 5

Đồ thị gia tốc

2.4.5 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc.

* Công thức:

j = dt = dv

2

1 2

1

V

V V

V

1

j



2

1

.

.

t

t

ds v dt

s v dt



Xây dựng đồ thị

1 V

j :

n e 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

Tay

số 1 V j 1 1 0,54 0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1 2,4 2,7

1/j 1

Tay

số 2

V 2 0,85 1,3 1,7 2,1 2,6 3,0 3,4 3,8 4,3

j 2

1/j 2

Tay

số 3

V 3 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0

j 3

1/j 3

Tay

số 4 V j 4 4 2,2 3,3 4,4 5,4 6,5 7,6 8,7 9,8 10,9

1/j 4

Tay

số 5

V 5 4,6 7,0 9,3 11,6 13,5 16,3 18,6 20,9 23,2

j 5

1/j 5

Từ đồ thị

1

V

j ta tìm được t = f(v)

Từ đồ thị t = f(v) ta có Si = Fis với Fis giới hạn bởi các đường t = f(v); t = t1; t = t2 và trục tung

Quãng đường tăng tốc từ vmin - vmax là: 1 is

n

i

S F





Đồ thị gia tốc ngược

Tay

số

1

V1

1/j1

t

s

Tay

số

2

V2

1/j2

t

s

Tay

số

3

V3 4,9 7,9 11,8 15,7 19,7 23,6 27,6 31,5

t

s

Tay

số

4

V4

1/j4

t

s

Tay

số

5

V5

1/j5

t

s

Tay

số

6

V6

1/j6

t

s